Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

1. doku hayalet üretimi taklit Not: Bu çalışmada tüm pozlama için kullanılan optik saydam doku taklit eden hayalet akustik özellikleri ayrıntılı bir analizini-ebilmek bulunmak Choi, vd. 24 Not: Her hayalet kalıp yaklaşık 50 mL çözeltisi içeren ve her toplu işlem için toplam beş kalıp doldurulur. Böylece, toplam 250 mL hayalet çözeltisi hazırlanır. 500 mL Cam kabı ve oda sıcaklığında equilibrate ayrılmak 148.2 mL (% 60 v/v) deiyonize, filtre uygulanmış ve degassed su ekleyin. 75 mL % 40 (ağırlık/hacim) akrilamid/Bis-akrilamid çözüm (% 30 v/v) cam kabı için 25 mL (% 10 v/v) 1 M TRIS arabelleği, pH 8 ve 2,15 mL % 10 amonyum Persülfat (İlişkilendir; %0.86 v/v) tarafından takip ekleyin. Cam kabı bir manyetik karıştırıcı plaka üzerinde yer alan bir vakum odası içine yerleştirin ve 40 mm uzun politetrafloroetilin (PTFE) manyetik karıştırma çubuğu kabı yerleştirin. Hız karıştırarak bir orta ile (Yani, emin olun iyi olmadan girdap su oluşumu için karıştırma), yavaş 22.5 gram (% 9 w/v) Sığır serum albumin (BSA) tozu ekleyin. Tüm BSA için çözüm eklendikten sonra vakum odası ve vakum pompası. 80 mBar/h bir vakum korumak ve bir daha fazla 60 dk için hangi yayımlanmasından sonra vakum karıştırarak devam edin. Bu noktada çözüm bir hafif sarı renk hafif renk ile açık olmalıdır. Yukarıdaki metodoloji ile ve nano tanecikleri olmadan yapılan hayaletler için aynıdır. Nano tanecikleri gerekiyorsa, 10 µL (1 x 108 np/mL konsantrasyonu) yüzey plasmon rezonans (SPR) 850 var nanorods ekleyin nm ve çapı 40 nm. Son olarak, tetramethylethylenediamine (TEMED) polimerizasyon Hayalet’in katalizler 125 µL ekleyin. Karıştırma için izin vermek için daha fazla 5 dakika bekleyin sonra 5 bireysel kalıplara hayalet solüsyonu dökün ve ayarlamak için 20 dakika bekleyin. Bir kere ayarlandıktan sonra çıkarmak onları–dan sahipleri ve hava geçirmez bir kap içinde kullanmak kadar saklamak. Hayaletler üretim 24 saat içinde kullanın. 2. HIFU dönüştürücü ücretsiz alan akustik basınç kalibrasyonu Not: Bu bölüm iletişim kuralının her lesioning/görüntüleme deneme önce gerekli değildir. Bu sistemin akustik çıkış sağlamak için düzenli aralıklarla yapılması için bir kalibrasyon prosedürü doğru olmasıdır. Bir Akrilik su deposu (280 x 141 x 132 mm) 4,5 litre deiyonize ve degassed su ile doldurun. HIFU dönüştürücü bir sabit pozisyon sonrası içinde karşı karşıya tank, bir ucundaki bağlama. Bu, bağlama için bir kalibre edilmiş (Ulusal fiziksel laboratuvarları tarafından yapılır) paralel membran hidrofon HIFU dönüştürücü (63 mm) yaklaşık odak noktası, üç eksenli manuel mikrometre sahneye. HIFU dönüştürücü bağlanmak (geometrik 63 mm odak) empedans Uyarlayıcıları devre sonra güç amplifikatör ( Şekil 1′ de gösterildiği gibi). Bir tetikleyici sinyal güç amplifikatör (Şekil 1) bağlı işlev jeneratörden sağlanmaktadır sağlanması doğrudan veri toplama sistemi, membran hidrofon bağlanın. İşlev üreteci çıkış voltajı 30-ayarla 10 döngüsü 3.3 MHz sinüs dalga darbe tekrarlama frekansı 100 Hz, mV. Ölçüm yazılımı kullanarak (görmek Tablo malzemeleritespit edilen akustik sinyal ve mikrometre sahne görselleştirmek, uçuş (42,5 µm) doğru zamanda tespit edilen akustik darbe pozisyon için). Mikrometre sahne alanı’nda bir seferde yalnızca tek bir radyal yönde kullanarak, tespit edilen akustik sinyal en üst düzeye çıkarmak. Kendine güvenen bir kez bu elde, belgili tanımlık bilgisayar yazılımı kapatın ve membran hidrofon geçerli konumunda bırakın. İşlev üreteci 20-400 mV 20 mV artışlarla üzerinden çıkış voltajı değişmektedir. Her gerilim seviyesi ve kullanma MatLab satın alma yazılımı, kayıt hidrofon sinyalleri. 100 bakliyat her düzeyde kazanmak ve gerilim veri sağlanan kalibrasyon verileri kullanarak basınç dönüştürmek. Verileri ortalama ve her iki en yüksek pozitif ve negatif değerleri tüm çıkış voltajı düzeyleri için ölçmek. Bu her iki nabız için kullanılacak ücretsiz alan en yüksek negatif basınç kalibrasyon verileri verir ve dalga çalışmaları devam ediyor. 3. yapılandırma deneysel cihazları, her iki darbeli ve sürekli dalga çalışmaları için Bir Akrilik su deposu (280 x 141 x 132 mm) 4,5 litre deiyonize ve degassed su ile doldurun. HIFU dönüştürücü ve Co hizalanmış geniş bant hidrofon üç eksenli manuel mikrometre sahne üzerine monte. O zaman, tam olarak dönüştürücü ve hidrofon su tankında daldırın. Bu bir şematik resim 1′ de gösterilen. HIFU dönüştürücü onun üçüncü harmonik (3,3 MHz) tahrik üzere etkinleştirmek için bir empedans Uyarlayıcıları devre bağlayın. Bu devrenin RF Amplifikatör çıkışı doğrudan bağlı. Dijital işlevi jeneratör güç amplifikatörü girişine bağlı ve uzaktan programlanmış. Hayalet malzeme pozlama önce kalibre edilmiş fark membran hidrofon bu sistem işlev jeneratör 2’de açıklandığı gibi belirli bir giriş gerilimi için üretilen en yüksek negatif basınç ölçmek için kullanın. Bu referans voltaj değerleri dijital fonksiyon jeneratörü gerekli basınç düzeyi ayarlamak için kullanın. Geniş bant hidrofon bağlanmak (geometrik 63 mm odak) HIFU dönüştürücü 5 MHz yüksek geçiş filtresi için doğrudan merkezi diyafram içinde yer. O zaman bir 14-bit veri alma kartı (DAQ) 40 dB pre amplifikatör ile bağlayın. Yüksek geçiren filtre ile doğru önyargı bağlı olduğundan emin olun.Not: Bu kart bir okul sırası PC yüklü ve tüm donanım (Bu bilgisayar yazılımı-ebilmek bulunmak ek dosyalar olarak örnekler) kontrol etmek için kullanılır ve bu çalışma sırasında çevrimdışı işleme verileri kaydetmek. Bu 7 sağlayacaktır bu sistemler arasındaki emin olmak için her iki lazer sistemi ve işlev jeneratör süngü Neill-Concelman (BNC) kabloları ile bir transistör transistör mantık (TTL) dijital gecikme darbe jeneratör bağlanmak ns lazer Nabız hedef bölgede HIFU dönüştürücü üzerinden dördüncü rarefaction zirve sırasında çakışık olduğunu. 1’de açıklanan yöntemi kullanarak, BSA ve bir 1 mm küresel metalik hedef (bir rulman) içeren standart hayalet malzeme olan bir hizalama hayalet, yapmak için nano tanecikleri atlayın. Bunu başarmak için hayalet malzeme 25 mL bir kalıba dökün ve 62.5 µl TEMED katalizör ekleyin, sonra ayarlamak için yaklaşık 20 dakika bekleyin. O zaman metalik hedef merkezi olarak Operadaki hayalet içinde yerleştirin ve hayalet Çözüm 62.5 µl TEMED katalizör ve bir daha da 20 dk ardından bir daha fazla 25 mL ekleyin bekleyin. Hizalama 3-b yazdırılan sahibi6′ hayalet yerleştirin, otomatik bir 3-b sahnede monte ve metalik hedef HIFU dönüştürücü odak zirvesinde böylece yaklaşık konumlandırmak. HIFU dönüştürücü (3 µs) patlama ve hidrofon almak için (doğrudan DAQ kartına bağlı) kısa bir süre 10 döngüsü göndermek için kullandığı, göre hizalama hedef konuma nabız-yankı konumu ile optimize edilmiştir. Gerçek zamanlı sinyal-ecek var olmak göstermek üstünde bilgisayar algılandı. HIFU dönüştürücü ve hidrofon üzerine monte manuel mikrometre sahne kullanarak uçuş ve sinyal genlik zamanını ayarlayın. Bir kez uçuş süresi 85 µs (bir tek yuvarlak gezi) için ayarlanır ve sinyal genlik radyal her iki yönde de ekranı, bu sistem uyumlu hale getirilmesi. Çift Optik parametrik osilatör (OPO) optik enerji 532 nm nanosaniye lazer tarafından 2 mm fiber paket kullanarak hayalet pompalanır. Operadaki hayalet (Şekil 1) önünde akustik eksenden bir ikinci mikrometre sahne ve bir açıyla konumunu 45˚ üzerine bu fiber bağlayın. Dalga boyu lazer ışık 680 için ayarlanır hizalama için görünür olmasını nm. Hizalama hedef bir 15 mm çap lazer nokta merkezi vardır öyle ki sonra görünür, mikrometre sahne ile lazer aydınlatma getirin. 20-90 x dijital mikroskop konumlandırın (çalışma 90 mm mesafe) ve su deposu HIFU dönüştürücü yayma uçak dikey karşı taraflarında bir beyaz ışık kaynağı. Mikroskop küçük mikrometre sahnede monte edilir. Öyle ki hedef metalik hizalama merkezi ve odak kendi görüş alanı içinde (5 x 6 mm) getirin.Not: Yukarıdaki yordamı tamamlandıktan sonra tüm öğeler bu sistemin (HIFU dönüştürücü, hidrofon, lazer ve aydınlatma mikroskop) şimdi belirli bir konuma Co hizalanır. Hayalet hizalama şimdi çalışma için kullanılan doku taklit eden hayaletler ile değiştirilebilir. Hayalet bir 3-b konumlandırma sistemine bağlı bir tutucu monte edilmiş gibi farklı bölgelerde hizalama muhafaza ederken hedeflenebilir. 4. kavitasyon eşik algılama Pulsed HIFU Etkilenmeler Not: Aşağıdaki yordam hayaletler ile ya da ezelî nano tanecikleri için aynıdır ve üç kez yinelenmelidir. Hizalama işlemi için kesilmeden 3.8 içinde özetlenen sonra PCD sistem bağlı olduğundan emin olun ve lazer dalga boyu nano tanecikleri SPR için tune. Bir özel denetim programı kullanarak, lazer sistemi ile senkronize bir 10 döngüsü (3 µs) HIFU patlama üretmek için işlev üreteci ayarlayın. Ayrıca bu program flash lamba ateş ve Q-switch açılış lazer sistemi harekete geçirilmesine karşılık arasındaki zamanlama değiştirme rağmen bir lazer akım 0,4, 1.1, 2.1 veya 3,4 mJ/cm2 ayarlamak için kullanın. HIFU sistem 10 mm fokal zirvesine hayalet derinliklerine ve dikey yönde 5 mm tarafından aralıklı 13 benzersiz konumlarda hedef. Bu yerlerin her 4.2 içinde belirtilen dört lazer fluences ile Riziko tek en yüksek negatif HIFU basınç altında gerçekleştirin. Kullanım aralığı en yüksek negatif baskıları aşağıdaki çekim koşulları için 0, 0,91, 1.19, 1.43, 1,69, 1.92, 2.13, 2.34, 2.53, 2,71, 2.83, 3.00 ve 3.19 MPa: lazer üzerinde nanopartikül ücretsiz hayalet, hayalet bir nanopartikül kapalı lazer ve lazer üzerinde bir nanopartikül hayalet. ‘Sahte’ lazer benzetimini yapmak için pozlama, sistem olarak açıklanan ama manuel çekim OPO çıkışını durdurmak. Bu yaklaşım herhangi bir RF gürültü oluşturulan hala PCD sisteme mevcut olacaktır sağlayacaktır. Program tüm ayarları ve pozlama pozisyonlar denetim programı içine, o zaman bu ölçümler gerçekleştirmek için yürütmek. PCD veriler sayısallaştırılmış ve doğrudan post-processing için veri alma kartı kullanarak depolanır. Her pozlama parametresi için alınan6Etkilenmeler vardır 500 yineleyin. McLaughlan ve ark. tarafından ayrıntılı tekniği kullanarak hayaletler içine kısa süreli HIFU Etkilenmeler PCD sistemden tarafından algılanan geniş bant emisyon işlemek (2017) 6. 5. Termal denatürasyon üzerinden sürekli dalga HIFU Etkilenmeler Not: Aşağıdaki yordam hayaletler ile ya da ezelî nano tanecikleri için aynıdır ve üç kez tekrar. 3.4 mJ/cm2 ve (lazer nabzı her 330.000 döngüsü seri çekim senkronize) CW poz vermek için işlev üreteci bir akım vermek için lazer sistemi ayarlayın. 11 benzersiz mekanlar içinde hayalet, 0.20, 0,62, 0,91, 1.19, 1.43, 1,69, 1.92, 2.13, 2.34, 2.53 veya 2,71 MPa en yüksek negatif basınç seçin. 17 toplam çekim hızı kullanmak s 1s temellerin önce ve sonra hayalet bir 15 s CW HIFU pozlama elde etmek için. Bu toplam pozlama süresi sırasında veri toplama sistemi PCD veri kaydediyor. Mikroskop denetimine PC bağlıdır ve görüntü kareleri termal lezyon oluşumu doğrudan bir görselleştirme sağlamak için bu süre içinde kaydedilir. 4.3 sürecinde 4.4 içinde belirtilen tüm farklı çekim koşulları için yineleyin. Her poz için atalet kavitasyon doz25 hesaplamak için devre dışı tüm PCD verileri işlemek.